出口澳大利亞400 m長鋼軌車的研制

伊永峰，付 勇，楊 富，白 雪

(中車齊齊哈爾車輛有限公司 技術中心，黑龍江 齊齊哈爾 161002)

出口澳大利亞400 m長鋼軌車是中車齊齊哈爾車輛有限公司根據澳大利亞力拓公司的技術要求研制的，該車于2020年2月完成試制與試驗，2020年6月交付用戶使用。

1 車輛用途

出口澳大利亞400 m長鋼軌車由23輛車(共包括9種車型)及1臺起吊車組成，起吊車為車上走行設備，其編組情況如圖1所示。該車主要功能是運軌、卸軌和收軌，可同時運輸40根400 m長、68 kg/m的鋼軌[1]。

圖1 出口澳大利亞400 m長鋼軌車編組

2 主要特點及主要技術參數

(1) 采用起吊車與滑槽車聯合作業的收卸鋼軌方式，3人即可正常完成收卸鋼軌工作，工作效率高。

(2) 起吊車是收卸鋼軌的主要設備，可同時收卸2根鋼軌，最大收卸軌速度為14 km/h。

(3) 滑槽車以太陽能供電系統為電源，以機車風源為源動力，以液壓缸作為執行元件，通過風動液壓系統完成收卸鋼軌作業，與采用柴油發電機系統的既有長鋼軌車相比，環保、節能、方便、高效。該車采用遙控器控制收卸軌導向臂動作。

(4) 23輛車的起吊車走行軌道通過相鄰車輛之間的橋軌連在一起，起吊車可沿該軌道及橋軌在車組上往復運動。橋軌的兩端通過滑槽和銷軸連接到相鄰兩側車輛上，可通過滑槽沿車輛縱向方向伸縮，也可通過銷軸進行上下、左右旋轉，因此，長鋼軌車可適應車輛在拉伸、壓縮及過曲線時兩車之間縱向距離和鉤高差的變化。

表1為出口澳大利亞400 m長鋼軌車主要技術參數，表2為出口澳大利亞400 m長鋼軌車各車型數量及其主要技術參數。

表1 出口澳大利亞400 m長鋼軌車主要技術參數

3 各車型功能及主要車載設備

出口澳大利亞400 m長鋼軌車各車型見圖2。

表2 出口澳大利亞400 m長鋼軌車各車型數量及其主要技術參數

圖2 出口澳大利亞400 m長鋼軌車各車型

(1) 端部緩沖車(一)。車上設有1個安全墻和1組滾輪門，安全墻用于防止鋼軌在運輸過程中縱向竄出車組端部，滾輪門用于承載鋼軌。滾輪門由3層可旋轉式滾道梁和1層固定式滾道梁組成，每層滾道梁上裝有10個滾輪，滾輪采用雙輪緣結構，其硬度大于鋼軌硬度，滾輪內裝有滾子軸承?？尚D式滾道梁通過軸承安裝在樞軸柱上，可向一側旋轉 90°打開。

(2) 運軌車。每輛運軌車上設有2組滾輪門。

(3) 鎖定車。每列400 m長鋼軌車有4輛鎖定車，分別為鎖定車(一)、鎖定車(二)、鎖定車(三)和鎖定車(四)。每輛鎖定車上分別設有2組滾輪門和1組鎖定梁，鎖定梁防止鋼軌在運輸過程中縱向竄動。每輛鎖定車的鎖定梁高度不同，分別用于鎖定第1～4層鋼軌，鎖定車(一)的鎖定梁僅鎖定第1層鋼軌，鎖定車(二)的鎖定梁僅鎖定第2層鋼軌，鎖定車(三)的鎖定梁僅鎖定第3層鋼軌，鎖定車(四)的鎖定梁僅鎖定第4層鋼軌。同時，鎖定梁可向一側旋轉 90°打開。

(4) 端部緩沖車(二)。車上設有1個安全門和1組滾輪門。在運輸鋼軌過程中安全門處于關閉狀態，防止鋼軌縱向串出車組端部；在收卸鋼軌過程中安全門處于打開狀態，鋼軌可從安全門中穿過。

(5) 過渡車。車上設有固定調高裝置及防翻裝置，用于在收卸鋼軌作業時支撐鋼軌和防止鋼軌側翻。

(6) 滑槽車。用于配合起吊車收卸鋼軌。車上設有固定調高裝置和收卸軌導向臂，在收卸鋼軌時，收卸軌導向臂可上下、左右擺動以調整鋼軌橫向和縱向的落地位置。

4 車輛結構組成

出口澳大利亞400 m長鋼軌車中各車型的車載設備不同，但車輛的主要結構基本相似，均由底架、制動系統、車鉤緩沖裝置、轉向架、軌道、護欄、渡板等組成。圖3為出口澳大利亞400 m長鋼軌車鎖定車(四)結構。

圖3 出口澳大利亞400 m長鋼軌車鎖定車(四)結構

4.1 底架

底架采用中梁、側梁承載結構，中梁、側梁之間設有端梁、枕梁。各車型根據需要分別設置鎖定橫梁、滾輪門立柱橫梁、滾輪門斜撐橫梁、卸軌橫梁等各種橫梁，其中滾輪門橫梁等主要橫梁均由上下蓋板和雙腹板構成，同時底架上鋪設鐵地板。

中梁為鋼板組焊而成的變截面魚腹箱形結構，采用一體式沖擊座、組焊式心盤座、φ401 mm的上心盤，沖擊座和上心盤均采用滿足AAR M 201：2018《鑄鋼件》要求的C級鋼，上心盤與中梁之間采用鉚釘連接；滑槽車側梁由箱形結構和工形結構2部分構成，箱形結構采用Q450NQR1高強度耐候鋼，工形結構采用H200 mm×200 mm×8 mm×12 mm的Q420NRQ1熱軋型鋼，其余車型的側梁均采用H200 mm×200 mm×8 mm×12 mm的Q420NRQ1熱軋型鋼。

4.2 制動系統

采用符合AAR標準要求的制動主管壓力滿足620 kPa的制動系統。選用了WABTEC公司的疊加式電空制動系統，該系統主要由ABDX型控制閥、組合式集塵器、雙室風缸、大風缸、均衡風缸、空重比為60%的ELX-B型空重閥、制動軟管、接線盒、電纜及連接器、自排風直通塞門等組成。制動管系采用焊接法蘭連接；采用4493C-Ⅱ型可雙側操作的手制動機和直徑為560 mm的ROSS非金屬手輪；基礎制動裝置采用TMX單元制動裝置；端部緩沖車(一)、端部緩沖車(二)和滑槽車增設了降壓風缸。

4.3 車鉤緩沖裝置

各車型的車鉤緩沖裝置相同，主要由加強型F鉤(鑄造鉤舌)、SL-76型緩沖器、QF-1型鍛造鉤尾框、E級鋼Y46AE從板、P2型鉤尾銷組成。鉤體、鉤舌采用符合AAR M 201：2018要求的E級鋼。

4.4 轉向架

各車型均采用24.5 t軸重控制型鑄鋼三大件式轉向架。轉向架采用常摩擦減振裝置，車軸材質達到符合AAR M-101：2020《經熱處理后碳素鋼車軸規范》規定的F級；采用φ970 mm整體輾鋼車輪；采用符合AAR M-934：2007《貨車車軸滾子軸承》要求的縮短型G型雙列圓錐滾子軸承；搖枕彈簧采用60Si2CrVAT彈簧鋼；斜楔采用貝氏體球墨鑄鐵；側架采用符合AAR M 201：2018要求的 C級鋼，其滑槽內安裝高分子材料卡入式磨耗板；搖枕材質符合AAR M-201：2018要求的C級鋼，心盤與搖枕鑄成一體，采用內徑為406 mm不銹鋼磨耗環和高分子材料心盤磨耗墊；采用厚50 mm的RB202-184型高摩合成閘瓦、Stucki公司的ISB-10型彈性滾子旁承、Stucki公司的08129型液壓減振器。

鎖定車、運軌車、過渡車采用制動倍率為4.589、9.25 in制動缸和17 in手制動杠桿的TMX集成制動；端部緩沖車(一)、端部緩沖車(二)、滑槽車采用制動倍率為4.589、8 in制動缸和14 in手制動杠桿的TMX集成制動。

5 仿真與試驗

5.1 動力學仿真

2019年10月，委托同濟大學對出口澳大利亞400 m長鋼軌車的各車型進行了動力學仿真計算。將整列車組與鋼軌一起進行剛柔耦合建模，在滿載工況下進行動力學仿真計算。計算結果表明：各車型車輛動力學性能指標符合AS 7509：2017《機車車輛 動態特性》要求，整列車組滿載工況滿足《力拓400 m長鋼軌車技術規范》要求[2]。

5.2 車體靜強度試驗

車體靜強度試驗按AS 7520.2:2012《澳大利亞鐵路機車車輛 車體結構要求 第2部分：貨運機車車輛》和《力拓400 m長鋼軌車技術規范》的規定進行，試驗工況有縱向載荷、垂向載荷、鎖定梁載荷、滾輪門載荷、起吊車載荷、四點抬車、車鉤抬車及其組合工況。

選取鎖定車(四)、端部緩沖車(二)和滑槽車3種代表車型進行了車體靜強度試驗。試驗結果顯示，3種車型車輛的底架最大合成應力發生在鎖定車(四)后從板座后部附近的中梁腹板上，為-435.6 MPa，小于所用高強度耐候鋼材料Q450NQR1的許用應力(440 MPa)；試驗車車體結構對試驗載荷的響應呈線性，各測試斷面的應力值均不超過材料的許用應力，滿足AS 7520.2:2012和《力拓400 m長鋼軌車技術規范》的要求[3-8]。

6 結束語

出口澳大利亞400 m長鋼軌車交付用戶后，立即在澳大利亞皮爾巴拉地區力拓公司Koodaideri鐵礦石開發項目中投入使用，經過2年的持續運用，情況良好，得到用戶認可。